El intercambiador por dentro
El balance y lo que pide el proceso
antes de cualquier áreaEl calor que entrega el caliente lo recibe el frío, Q = ṁccp,cΔTc = ṁfcp,fΔTf, siempre: el balance cierra. El equipo decide cuánto calor pasa, y de ahí salen las dos salidas. Lo que sí puede ser imposible es lo que pide el proceso: si para llevar el caliente a su objetivo el frío tendría que volver por encima de su límite, ningún intercambiador lo logra con esos caudales. El Taller 5 empieza justo aquí.
LMTD y factor de corrección F
Q = U·A·ΔTml·FLa ΔTml se calcula siempre como si el equipo fuera de contracorriente pura; F corrige por el arreglo real de pasos. La regla de la lectura: F ≥ 0,75. Por debajo, la curva es tan empinada que un pequeño error en las temperaturas cambia mucho el área.
Efectividad y NTU
lo que hace el equipo instaladoCon el área conocida, ε-NTU da las temperaturas de salida sin suponerlas: ε = Q/Qmáx, Qmáx = Cmín(Tc,ent − Tf,ent) y NTU = UA/Cmín. Es el cálculo del que salen las salidas en todo el explorador. Con el área que pide el objetivo devuelve exactamente la salida objetivo: LMTD y ε-NTU son el mismo modelo.
Coeficientes y caídas de presión
1/U es una suma de resistencias en serie: la película de la coraza, el ensuciamiento de afuera, la pared, el ensuciamiento de adentro y la película de los tubos (estas dos referidas al área externa con dₒ/dᵢ). La más grande manda: subir la velocidad del lado que más resiste es lo que más mejora U, a costa de la caída de presión (ΔP ∝ v²).
Ensuciamiento entre limpiezas
Taller 5 · reflexiónEl equipo arranca limpio y se ensucia: la resistencia crece hasta acercarse a un valor asintótico (modelo de Kern y Seaton). El Rd de diseño es la reserva para el final de la campaña: mientras el área instalada alcance, el equipo cumple; cuando no, toca limpiar.
Materiales y costo
estimación clase 5 · ±40 %El área instalada se paga una vez; el bombeo, todos los años. Subir velocidades mejora U y reduce el área, pero la caída de presión crece con v² y la bomba la cobra en cada hora de operación. Las correlaciones de costo no están en el material del curso: sirven para comparar alternativas, no para cotizar.
Ecuaciones
con los valores del caso actualLas de la Lectura 08, las sesiones I y II y el Taller 5, evaluadas con la configuración de los controles. Las correlaciones de coeficientes y de caída de presión no están en el material del curso: se marcan como externas.